阿克苏河流域高砷地下水分布特征及成因分析

地下水砷污染是十分严重的环境与安全健康问题,研究高砷地下水的分布特征及形成机制能够为高砷地区地下水资源的合理开发利用及当地居民用水安全提供科学依据。以新疆阿克苏河流域为研究区,基于195个地下水水样的实测数据,结合地统计法、Piper三线图、Gibbs图、相关性分析等方法对研究区高砷地下水分布特征及成因进行分析。结果表明：地下水砷含量0.05～210μg/L,均值8.66μg/L,各县市15.09%～27.27%为砷含量大于等于10μg/L的高砷地下水;研究区地下水砷含量整体表现为承压水>潜水,中下游>上游,且高砷地下水主要分布在研究区东南部的阿克苏河流域中下游;研究区具备原生高砷地下水形成的地质条件,主要受自然因素的控制;高砷地下水水化学类型主要为SO₄·Cl-Na、SO₄·HCO₃-Na型;碱性环境下砷的解吸附及脱硫酸作用和岩石风化作用产生的阴离子与吸附态砷的竞争吸附造成地下水砷含量的升高,加之研究区中下游缓慢的水动力条件和强烈的蒸发浓缩作用,使得地下水中的砷进一步富集。研究结果对研究区地下水资源可持续开...     

西北某区地下水同位素特征分析

采用环境同位素和水化学等分析方法,通过分析研究西北某区地下水的环境同位素特征和化学特征,确定了该研究区内地下水的起源及其相对年龄,明确了地下水的相对补给区与排泄区。研究结果表明,区内地下水的化学类型主要为SO4.Cl-Na.Ca型,地下水赋存的环境属于弱碱性强氧化环境,最终来源主要为大气降水,大部分属于古老地下水,且地下水同位素δ值高程效应明显。地下水的补给和更新能力很差,呈现出研究区含水系统水循环交替速度很慢,更新周期很长的特征。     

珠江三角洲典型区水土中砷的分布

 为了解研究区水土中砷的来源及分布,采集地表水样5组、土壤样32组、地下水样14组进行分析。结果表明研究区地表水已受到砷污染。表层土壤(0~10 cm)中砷全量为198~274 mg/kg,平均全量为237 mg/kg,土壤中砷的形态分布以极难迁移的残渣态为主,各形态平均含量的顺序依次为残渣态＞弱有机结合态＞氧化物结合态＞碳酸盐态＞强有机结合态＞水溶态＞离子交换态。底层土壤(30~40 cm)中砷全量为115~281 mg/kg,平均全量为212mg/kg,土壤中砷的形态也以残渣态为主,土壤中砷的各种形态的平均含量顺序依次为残渣态＞弱有机结合态＞氧化物结合态＞碳酸盐态＞强有机结合态＞离子交换态＞水溶态,底层土壤中砷的各种形态的均量均低于表层土壤。包气带砷全量随深度增加先降低后升高,水溶态、离子交换态以及碳酸盐态的含量均随深度的增加而逐渐降低;而弱有机结合态、氧化物结合态、强有机结合态以及残渣态的含量随深度增加均呈无规律变化。地下水砷含量在00028~0021mg/L之间,均值为00114 mg/L,超标率达429％。地表污水灌溉下渗以及含水介质中原生砷的释放是研究区地下水砷的主要来源。     

井灌区浅层地下水硝态氮含量时空分布特征

为了探明井灌区地下水硝态氮的污染现状及其主要影响因素,选择山东省桓台县马桥镇、荆家镇、田庄镇、起凤镇为研究区,利用聚类分析、 Piper三线图、相关性分析等方法,研究浅层地下水水化学特征、硝态氮含量时空分布特征以及影响地下水硝态氮含量的主要因素。结果表明,研究区地下水化学类型主要为SO■-Na⁺型,地下水硝态氮的质量浓度为3.40～46.08 mg/L,平均值为24.67 mg/L,超标率达63.70%;在时空分布上,丰水期的地下水硝态氮含量大于其他时期的,中南部、西部的地下水硝态氮含量大于东部的;研究区浅层地下水的弱碱性氧化环境有利于硝态氮的形成;研究区地下水硝态氮含量受人类活动影响显著,农业氮肥施用和农村居民生产生活污水、人畜粪便随意排放是导致地下水硝态氮含量较大的主要原因。     

长江中下游地区地下水的Ni,Ti,Mo元素的形成及其分布规律

根据国家科技攻关研究的结果,论证了长江中下游地区地下水中Ｎｉ,Ｔｉ,Ｍｏ元素的形成、含量及其分布规律与地下水的含水介质成分、氧化还原环境以及地下水酸碱度的关系。     

废弃矿井地下水回灌模拟分析研究

分析废弃矿井地下含水介质空间特性,根据其大型断裂带分布特征及其分割岩块渗透性等,建立地下水流离散裂隙网络与等效连续介质耦合数学模型。分析地下水系统的水文地质条件,建立废弃矿井地下水回灌模拟模型,为后续地下水模拟计算提供依据,奠定基础。     

呼和浩特盆地富砷地下水的分布、特征及防治对策

通过对呼和浩特盆地富砷地下水的分布和特征的调查研究,为防砷改水提供科学的对策.按水文地质分区布点采样,用化学法、原子吸收法和电感耦合等离子发射光谱法对呼和浩特盆地的地下水进行检测.结果表明,浅层富砷水分布广,而深层富砷水比较集中.富砷水主要处于还原环境,且主要以As3+形式存在,HCO-4、Se的含量低.提示根据病区的3、DOC、Fe总、P总、Mn、B的含量明显高于非富砷区(P<0.01),而SO2-环境地质特征进行切实有效的防砷改水,最好在非富砷地区取水.     

天然劣质地下水修复与示范年度报告

项目选取典型高砷场地开展了场地水文地质与水文地球化学调查、含水层原位固砷与取水井过滤层滤料除砷的室内与现场试验研究。针对单个农户取水井过滤层,综合运用试验与模拟技术,研发了菱铁矿-河砂高效除砷的填料配方与施工工艺,结果表明:该工艺能有效降低地下水中砷含量,除砷效率可达80%以上。碱性条件下菱铁矿水解生成铁的氢氧化物胶体与砷相互作用可能是该工艺除砷的主要过程。针对区域高砷含水层,研发了基于硫酸盐铁及次氯酸钠为铁盐和氧化剂的原位镀铁固砷技术。室内模拟实验证实以硫酸盐铁和次氯酸钠为注入试剂,能在介质表面形成致密的铁涂层。X射线能谱及红外光谱分析结果表明:铁涂层能有效吸附砷,砷与铁涂层之间主要通过As-O-Fe方式结合。以室内试验获取的参数为基础,开展了含水层镀铁除砷现场试验研究,研究表明:以硫酸亚铁和次氯酸钠为注入剂,能实现含水层原位镀铁除砷,该方法对地下水的除砷效率约为70%。针对场地开展了钻探及高密度电法勘探工作,对场地含水层空间分布特征进行了研究,钻探与物探结果显示:场地含水层分布较稳定,在40 m以内可识别出3个相对独立的含水层。采用分层监测方法对地下水水化学及水流场特征进行了分层监测,监测结果表明:场地地下水为强还原环境,硝酸盐和硫酸盐含量极低而可溶性硫化物含量很高,地下水中砷含量普遍较高,在空间上具有显著的不均一性。通过研究,该年度发表SCI论文4篇,申请专利2项;培养博士研究生6名,硕士研究生6名。     

淹水-落干循环驱动下土壤砷结合形态的动态转化

外源砷在土壤中的毒性/迁移性主要受控于其结合形态,探明土壤砷结合形态的动态变化是准确评价其生态风险的前提。本研究主要通过室内土柱淹水-落干循环模拟野外土壤氧化还原环境的交替性转变,利用连续提取技术分析了土壤砷各结合形态的变化规律及相互转变过程,结果表明：土柱的淹水-落干循环致使不同层位土壤氧化还原电位值( Oxidation Reduction Potential)在-114 mV~615 mV范围内振荡变化并驱动着土壤氧化环境的交替变化。此外,ORP的振荡变化提高了与砷迁移性密切相关的氧化铁晶形化。在120 d的试验周期内,非专性吸附态和残渣态砷含量总体减少,而非晶质和晶质氧化物结合态砷含量增加。水溶性砷在水动力作用下向上层土壤迁移,导致非专性吸附态砷含量表现为上层土壤>底层土壤,其它形态则相反。微生物对土壤矿物的氧化/还原性溶解、微孔扩散、氧化物的吸附包裹等可能是土壤砷结合形态相互转化的主要驱动机制。对比特定氧化/还原条件,氧化还原条件的交替转变明显延缓了土壤砷的“老化”并使其在各形态的(重)分配变的更为复杂。     

丘陵山区地下水流动特征及核素迁移数值模拟

为了定量反映丘陵山区地下水流动特征与核素迁移规律,对内陆核电站的选址和安全评估提供科学依据。选择山西汾河河谷的典型丘陵山区作为研究对象,应用GOCAD软件建立三维地形地质模型,刻画地层的分布、剥蚀以及倾向特点;结合地下水数值模拟软件FEFLOW,构建三维水文地质模型,精细的概化丘陵山区地下水系统的补给、径流和排泄特征;以不受岩土介质吸附和阻滞的氚(H-3)作为特征污染物,模拟计算了丘陵山区地下水流动特征下氚的迁移规律。结果表明,按每天连续泄漏1 000Bq考虑,60a后氚的浓度晕中心值为25.0Bq/L,0.1Bq/L浓度线沿沟谷向下游迁移了约1 650m,污染物迁移速度取决于地下水的水力梯度,而将松散孔隙含水层与碎屑岩裂隙含水层地下水流场统一考虑,会人为增加了污染物迁移速度,造成结果失真。     

黄河三角洲湿地植物根区优先流区和基质流区土壤特性分布差异

以黄河三角洲国家级自然保护区典型湿地植物盐地碱蓬根区土壤为研究对象,结合野外染色示踪实验和室内土壤性质测量实验,分析优先流区和基质流区土壤特性的分布差异,加深对湿地生态系统优先流对土壤影响的理解,对恢复湿地植被具有指导意义．结果表明:1）土壤有机碳、有机质、全氮和有效磷质量分数随着土壤深度的增加逐渐减小,土壤水质量分数随着土壤深度的增加先减小后增加,土壤全磷质量分数随土壤深度变化幅度较小．2）优先流区土壤有机碳、有机质、全氮和有效磷质量分数显著高于基质流区,两区土壤全磷质量分数不存在显著性差异．土壤深度为0~20 cm,优先流区土壤水质量分数高于基质流区;土壤深度>20~60 cm,基质流区土壤水质量分数高于优先流区,但差异均不显著．3）优先流区土壤有机碳、有机质、全氮和有效磷呈显著正相关,基质流区土壤有机碳、有机质和有效磷呈显著正相关．      

洮儿河流域平原区气候变化情景下浅层地下水水位动态响应分析

利用研究区降水、气温、地表水径流和地下水埋深数据,使用Mann-Kendall非参数检验法,分析水文气象要素变化趋势,结合研究区水文地质概况,建立地下水数值模型,对未来气候变化下的地下水水位动态进行预测．结果表明:研究区地下水埋深呈显著增加趋势,降水量增加不显著,气温呈升高趋势,地表径流显著减少;通过建立的Visual MODFLOW模型,对基准情景（基准期平均降水量条件）和3种气候情景（SSP126、SSP245、SSP585）下研究区未来地下水位进行预测:基准情景和3种气候情景下研究区北部浅层地下水埋深持续增加,南部地下水埋深有所减少;3种气候情景下地下水埋深均大于基准情景下地下水位埋深．      

基于氮氧同位素示踪的滨州市水体硝酸盐污染来源解析

利用硝酸盐氮氧双同位素技术和同位素混合模型,对滨州市水体硝酸盐的氮氧同位素组成进行分析,在此基础上进行硝酸盐污染溯源,确定各污染源的贡献率．结果表明:研究区地表水和地下水硝酸盐质量浓度分别为0~168.07、0~336.04 mg·L?1,超标率分别为8.70%和27.78%;从河流上游到下游,地表水硝酸盐污染有加重的趋势,地下水硝酸盐污染空间变异性较大．地表水和地下水δ（15N-NO₃）范围分别为4.02‰~10.10‰、9.07‰~18.75‰,δ（18O-NO₃）范围分别为2.24‰~6.14‰、4.93‰~10.64‰;有机肥和污水是本地地表水和地下水硝酸盐污染的主要来源,其平均贡献率分别为45%和81%,其次为含氮化肥,分别占26%和17%。通过定量分析地表水及地下水硝酸盐污染来源,可以为本地区制定防治水体污染措施提供科学依据．      

Spatial and temporal evolutions of groundwater arsenic approximately along the flow path in the Hetao basin, Inner Mongolia

Patchy distribution of high As groundwater has normally been observed in As-affected areas. Spatial and temporal evolutions help in better understanding mechanisms of As mobilization and in developing effective strategies for ensuring drinking water safety. Four multilevel samplers were installed approximately along the groundwater flow path to investigate spatial and temporal variations in groundwater As in the Hetao basin, Inner Mongolia. Both water chemistry and groundwater level were monitored for about two years. Groundwater As concentration generally showed increasing trends, and Eh values showed decreasing trends along the flow path, indicating that As was mobilized via reductive dissolution of Fe oxides. However, in evaporation discharge area, shallow groundwater As was generally lower than those upstream and downstream. In addition to evaporation, siderite and pyrite precipitations controlled groundwater As concentrations. The negative correlations between As concentration and SIpyrite (or SIsiderite) implied that siderite and pyrite precipitations wold scavenge groundwater As and lower As concentration. Temporal variation showed different trends in different locations. It may reflect replenishment of high/low As groundwater for the increase/decrease in As concentrations, resulting from water level fluctuation. The increase trends in groundwater As concentrations at depth around 15m in the discharge areas would result from the increase in the recharge of underlying groundwater (20m) with high As concentration due to enhanced evaporation in the seasons with high water levels. The investigation suggested that monitoring of groundwater As should be routinely carried out to ensure the drinking water safety in the As-affected areas.     

霍邱金安铁矿水文地质条件初步研究

霍邱铁矿田地处淮河流域中上游冲积平原Ⅱ级阶地地貌单元,系华东地区第一大铁矿床。金安铁矿位于霍邱铁矿田的中部,行政区划隶属于六安市霍邱县范桥乡,是一个水文地质条件较为复杂的沉积变质型铁矿床。依据矿床含水层剖面可划分为新生水、古壳水和基含水。矿区西高东低,地下水径流方向应为自矿床西向东流动。矿床地下水补给来源,特别是新生水的补给来源主要应为入渗到含水层的大气降水。金安铁矿地下水的径流途径主要有：（1）地表水体侧向渗入;（2）塌陷裂隙渗入;（3）断层破碎带进入;（4）可通过矿井排水孔或勘探时未封闭的钻孔直接进入地下含水层。矿床地下水的排泄则主要是矿井抽水,其次是位于矿区南部的泉水出露。     

张家口坝上地区高氟地下水分布与成因分析

张家口坝上地区存在高氟地下水，对当地居民饮用水安全造成潜在危害．本文基于坝上地区299组潜水（井深≤50 m）样品的水质分析结果，通过反距离权重插值法，结合ArcGIS软件对研究区地下水氟的空间分布进行分析；通过统计分析法、水化学分析法、地球化学模拟等方法进行水化学特征与高氟地下水成因分析．结果表明:研究区水化学类型以HCO₃-Ca型、HCO₃-Mg型、Cl·HCO₃-Na型为主，水化学组分主要受岩石风化溶解作用影响；地下水氟的空间分布从补给区到低洼地带的排泄区呈逐渐增大的趋势，高氟地下水（ρ（F?）>1.5 mg·L?1）广泛分布于康保县南部和尚义县北部地区的洼地排泄区、沽源县西北部的湖淖排泄区以及张北县北部的隐伏玄武岩地区；含氟矿物的水岩相互作用与离子交换作用是研究区高氟地下水形成的主要机制；蒸发浓缩作用、蒸发岩（如岩盐、石膏）的溶解、含钙矿物（如方解石、白云石）的沉淀以及碱性环境黏土矿物表面的吸附解吸过程都是坝上地区地下水F?富集的主要控制因素．      

梯级水坝对高原河流健康的影响研究

为分析梯级水坝对高原河流健康的影响,考虑高原河流特征和国内外研究成果,构建了基于水文、水质、水生态3个准则层、12个指标的健康评价指标体系,采用模糊综合健康评价模型评价筑坝河段的健康水平．结果显示:1）梯级水坝剧烈改变了筑坝河段的水文和水质特征,筑坝后河水流速和DO分别平均下降75%和12%,水深和水温平均上升了67%和50%．2）连续筑坝区域水质中COD_Mn和BOD指标分别下降28%和21%,水体沉积物中TN、TP和TOC平均上升为40%、23%和64%．3）水文和水质的变化改变筑坝河段水体浮游生物的生长环境,浮游植物和浮游动物的种群结构发生显著变化,浮游生物的种类、密度和生物量平均上升1.7、71和12倍．4）从时空尺度看,梯级水坝对枯水期河流的影响较平水期和丰水期高78%,对上段筑坝区的影响较下段筑坝区平均高56%．小型梯级水坝对湟水河段河流健康产生影响较大,亟需长期的监测和系统的评估．      

渤海兴城-觉华岛海域海草床典型生物群落特征及其关键环境因子识别

海草床是近海重要、高产的生态系统，发挥着净化水质、维持生物多样性等多种生态功能．本文以渤海辽东湾觉华岛海域海草床为研究对象，分别于2020年8月和10月开展了海草床夏、秋两季的典型生物群落调查，阐明了该区域海草（鳗草（Zostera marina L.））、浮游植物、浮游动物、底栖生物等群落结构特征及时空差异，揭示了海草床典型生物群落特征与环境因子的响应关系．研究结果显示:觉华岛海域鳗草在夏季的茎枝长度、茎枝密度、生物量均显著高于秋季(P<0.05)；海草床内典型生物群落夏秋两季的Shannon-Wiener指数（H′）、Margalef丰富度指数（D′）、Pielou均匀度指数（J）分别在1.09~1.77、0.46~1.17、0.65~0.88间波动；其中浮游植物的H'在夏季低于秋季，而浮游动物和底栖动物均呈现相反趋势．RDA分析表明:沉积物沙含量、水体无机氮和pH是该区域海草生态学指标变化的主要环境因子；而水体总磷、无机氮和溶解氧是海草床内浮游生物和底栖生物群落特征变化的主要环境因子．      

喀斯特山区晴隆锑矿不同介质砷锑铋污染特征研究

以喀斯特山区锑矿冶炼厂周围旱地农田土壤、水和典型植物为研究对象,对土壤、水和植物中重金属As、Sb和Bi进行分析研究,探讨喀斯特山区晴隆锑矿冶炼As、Sb和Bi对环境介质造成的影响。结果发现:土壤表层受As、Sb和Bi污染程度不同,生物有效性Sb>As>Bi,与贵州省土壤背景值相比差异极显著(P<0.01);作为生活饮用水源的黄家洞山泉水Sb含量符合饮用安全标准;调查3种野生优势本土植物:芒萁(Dicranopteris pedata)、白茅(Imperata cylindrica)和头花蓼(Polygonum capitatum Buch.-Ham.exD.Don),发现同种植物在不同土壤条件下对重金属的积累有显著差异,芒萁和白茅可作为修复锑矿污染土壤的首选植物,头花蓼可作为修复砷污染的首选植物。     

水铁矿促进湿地植物净化含砷微污染水源水的试验研究

为了研究水铁矿促进湿地植物净化微污染水体中砷的效果及机理,选用美人蕉,添加不同比例水铁矿的石英砂构建微型垂直流人工湿地,考察含砷微污染水连续漫灌条件下美人蕉根表铁膜中铁含量及砷在湿地基质和植物茎叶中的分布规律。结果表明:湿地基质中水铁矿的添加剂量在200 mg/kg以内,湿地基质吸附截留砷的能力随水铁矿添加剂量的增加而提高;超过200 mg/kg以后,增加水铁矿对湿地基质截留砷的能力影响不明显。美人蕉根表铁膜中的铁含量随湿地基质中水铁矿添加剂量(在50~1 200 mg/kg范围内)的增加而增加;渍水状态下的美人蕉净化含砷的微污染水,根表铁膜中铁含量在100 mg/kg左右,最有利于砷的吸收和最终去除。